FR2770051A1 - Dispositif attenuant le courant harmonique d'un moteur - Google Patents
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Abstract
Dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur qui contrôle une vitesse de rotation du moteur en régulant la phase d'une alimentation AC sinusoïdale fournie par une unité d'alimentation électrique et qui atténue le courant harmonique généré lors d'un mode de réglage de phase de l'alimentation AC par le biais d'une unité atténuant le courant harmonique, dans lequel le dispositif comprend : une unité de manipulation permettant de sélectionner un mode de réglage de phase ou un mode de fonctionnement à plein régime en fonction de la manipulation effectuée par un utilisateur; et une unité de commutation permettant de fournir l'alimentation AC provenant de l'unité d'alimentation électrique au moteur à travers l'unité d'atténuation du courant harmonique, lorsque le mode de réglage de phase est sélectionné par le mode de manipulation, et permettant de fournir l'alimentation AC provenant de l'unité d'alimentation électrique directement au moteur lorsque le mode de fonctionnement à plein régime est sélectionné, de telle sorte que le dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur présente un avantage en ce qu'il atténue efficacement le courant harmonique, par l'intermédiaire d'un transformateur d'harmoniques lors du mode de réglage de phase, et améliore substantiellement une puissance effective du moteur en fournissant directement l'alimentation AC provenant de l'unité d'alimentation électrique au moteur sans réguler la phase lors d'un mode de fonctionnement à plein régime.
Description
DISPOSITIF ATTENUANT LE COURANT HARMONIQUE D'UN MOTEUR
Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur conçu pour atténuer le courant harmonique généré lorsqu'un moteur est commandé, optimisant ainsi la puissance effective
du moteur.
Description de l'art antérieur
Le circuit de commande d'un moteur classique d'aspirateur comprend, comme le montre la Figure 1, des moyens d'alimentation électrique 10 permettant de fournir une source d'alimentation de courant alternatif AC dotée d'une fréquence commerciale, des moyens de filtrage 12 permettant de filtrer un bruit de la source d'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10, un moteur 30 commandé par la source d'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10, des moyens de réglage de phase 32 permettant de régler la phase de la source d'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 au moteur 30, un interrupteur à glissière 34 permettant de commander, ou non, le moteur 30 selon la manipulation d'un utilisateur et permettant de contrôler une vitesse de rotation du moteur 30, et un TRIAC (thyristor triode bidirectionnel) permettant d'être commuté par la commande des moyens de réglage de phase 32, afin de régler la phase de la source
d'alimentation AC fournie par le moteur 30.
Les moyens de réglage de phase 32 comprennent un condensateur C, une résistance R et un DIAC (thyristor diode bidirectionnel), o le DIAC est activé lorsqu'une tension fournie par l'intermédiaire du condensateur C et de la résistance R surpasse une tension prédéterminée (de préférence, environ 40 kV) pour fournir du courant à une borne de gâchette du TRIAC, et o le TRIAC est commuté par l'activation du DIAC de telle sorte que la source d'alimentation AC fournie par les moyens d'alimentation électrique 10 au moteur 30 soit régulée en phase. De plus, l'interrupteur à glissière 34 comprend un interrupteur SW, une bobine d'arrêt L et une résistance variable VR. Les points de contact a, b de l'interrupteur SW sont activés et désactivés par la manipulation d'un utilisateur, fournissant ainsi le courant au moteur 30 par les moyens d'alimentation électrique 10 et contrôlant la vitesse du moteur 30 selon la valeur du volume à glissière modifiée par la résistance variable VR. A ce moment-là, la bobine d'arrêt L est utilisée pour filtrer la haute fréquence générée lorsque la valeur du volume à glissière est modifiée. Les procédures de fonctionnement de l'aspirateur classique vont être décrites en détail en référence à la figure 1. Au départ, les points de contact a, b de l'interrupteur SW sont rendus opérationnels par la manipulation de l'interrupteur à glissière 34, afin de fournir l'alimentation AC aux moyens de réglage de phase 32 par l'intermédiaire de la bobine d'arrêt L et de la résistance variable VR. A ce moment-là, les moyens de filtrage 12 servent à filtrer le bruit se
produisant dans l'alimentation AC fournie au moteur 30.
Le DIAC des moyens de réglage de phase 32 est alors activé et désactivé par le courant AC filtré à travers les moyens de filtrage 12, de telle sorte que le TRIAC est commuté par l'activation du DIAC, afin de réguler ainsi la phase de la source d'alimentation AC fournie
au moteur 80.
A ce moment-là, le moteur 30 est commandé par l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 à travers le TRIAC. La circulation de l'air interne est forcée par un rotor tournant de concert avec le moteur 30 et il s'ensuit que les agents contaminants, tels que la poussière, sont aspirés à l'intérieur à partir d'une ouverture aspirante créée par le mouvement d'air généré par une différence de pression entre un extérieur et un intérieur de
l'aspirateur, de sorte que le nettoyage est réalisé.
Ici, les formes des ondes de la tension V et du courant I fournis au moteur 30 sont présentées sur la figure 2. Par ailleurs, le TRIAC est commuté par l'activation ou la désactivation du DIAC des moyens de réglage de phase 32. La tension à onde sinusoïdale de la fréquence commerciale provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est régulée en phase pour être convertie en une tension à onde non sinusoïdale devant approvisionner le moteur 30, générant ainsi une
fréquence harmonique.
Lorsque des produits tels qu'un aspirateur ou similaires subissent une augmentation de leur alimentation, la quantité totale de courant harmonique attirée vers un circuit de génération est accrue à un point tel qu'un dysfonctionnement du condensateur d'énergie, du frein et similaires, s'ensuit et provoque
la panne d'un transformateur.
Afin d'éviter le dysfonctionnement provoqué par le courant harmonique tel que décrit ci-dessus, une Commission Electrotechnique Internationale (IEC) a
établi une norme de limitation du courant harmonique.
Selon cette norme, différents courants harmoniques sont générés dans un aspirateur dont la phase d'alimentation AC fournie au moteur est régulée à 900+10 , et ce qui importe est un courant d'harmonique 3, comme le montre
la figure 3.
Il est donc urgent de résoudre la question de l'atténuation du courant d'harmonique 3, afin d'être en conformité avec la norme de limitation du courant harmonique. Des recherches ont été faites sur la technique d'atténuation du courant d'harmonique 3 dans
divers domaines techniques relatifs à l'aspirateur.
Une technique d'atténuation du courant d'harmonique 3, telle que présentée sur la figure 4, a fait l'objet d'une demande de brevet le 25 août 1997 à l'Office Coréen de la Propriété Industrielle sous le titre "Appareil atténuant le courant harmonique d'un moteur ". Selon ce dispositif, l'alimentation AC à fréquence commerciale provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est commutée par le TRIAC et régulée en phase en une onde non sinusoïdale devant être fournie au moteur 30. Le courant harmonique généré par le réglage de phase de l'alimentation AC fournie au moteur 30 à la phase de 900+10 est atténué par un réacteur 20, ci-après dénommé transformateur d'harmoniques, sorte d'élément de résistance, au moyen duquel le courant d'harmonique 3 est efficacement atténué. Cependant, l'appareil atténuant le courant harmonique d'un moteur présenté à la figure 4 comporte un problème en ce que, lorsque l'alimentation AC est fournie au moteur à travers un transformateur d'harmoniques, dans le but d'atténuer le courant harmonique généré au cours du mode de réglage de phase du moteur, et même lorsque le moteur est commandé au cours d'un mode de fonctionnement de plein régime sans réglage de phase, le transformateur d'harmoniques opérant en tant qu'élément de résistance provoque une baisse de tension de l'alimentation AC et limite une puissance effective du moteur à une valeur prédéterminée (par exemple, 1400 W environ), entraînant
de ce fait un affaiblissement de la force de succion.
Résumé de l'invention La présente invention est présentée pour résoudre les problèmes susmentionnés et l'objet de la présente invention est de fournir un dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur, qui atténue efficacement le courant harmonique à travers un transformateur d'harmoniques lors du mode de réglage de phase, et qui améliore considérablement une puissance effective du moteur en fournissant directement l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique au moteur, sans réguler la phase lors d'un
mode de fonctionnement à plein régime.
Afin de réaliser l'objectif de la présente invention, il est proposé un dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur qui permet de contrôler une vitesse de rotation du moteur en régulant la phase d'une alimentation AC sinusoidale provenant de moyens d'alimentation électrique et d'atténuer le courant harmonique généré lors d'un mode de réglage de phase de l'alimentation AC par le biais de moyens d'atténuation du courant harmonique, dans lequel le dispositif comprend: des moyens de manipulation permettant de sélectionner un mode de réglage de phase ou un mode de fonctionnement à plein régime en fonction de la manipulation d'un utilisateur; et des moyens de commutation permettant de fournir l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique au moteur à travers les moyens d'atténuation du courant harmonique lorsque le mode de réglage de phase est sélectionné par le mode de manipulation, et permettant de fournir la sortie de l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique directement au moteur lorsque le mode de fonctionnement à plein régime est sélectionné.
Brève description des dessins
Pour une meilleure compréhension de la nature et des objectifs de l'invention, nous nous référerons à la
description détaillée suivante, ainsi qu'aux dessins
qui l'accompagnent, dans lesquels: la figure 1 est un schéma permettant d'illustrer un circuit de commande de moteur dans un aspirateur ordinaire selon l'art antérieur; les figures 2 et 3 sont des diagrammes permettant d'illustrer un courant harmonique généré par un moteur ordinaire selon l'art antérieur; la figure 4 est un schéma permettant d'illustrer un circuit de commande de moteur doté d'un transformateur d'harmoniques permettant d'atténuer un courant harmonique selon l'art antérieur; la figure 5 est un schéma permettant d'illustrer un dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur selon un premier mode de réalisation de la présente invention; la figure 6 est un schéma permettant d'illustrer un dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; la figure 7 est un schéma permettant d'illustrer un dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; et la figure 8 est un diagramme permettant de décrire une puissance effective du moteur selon la présente invention.
Description détaillée de l'invention
Les modes de réalisation préférés de la présente invention vont être décrits en référence aux dessins joints. Pour la simplicité de l'illustration et des explications, les mêmes références numériques et les mêmes symboles sont utilisés pour la désignation des parties ou portions identiques ou équivalentes sur l'ensemble des dessins, et les références redondantes
seront omises.
Comme le montre la comparaison des dispositifs atténuant le courant harmonique des figures 5 et 6 et de la figure 4, chaque mode de réalisation de la présente invention comprend: un point de contact b formé au niveau d'un interrupteur à glissière 34 correspondant à un mode de fonctionnement à plein régime du moteur; et des moyens de commutation 21 permettant de sélectionner la fourniture d'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 par l'intermédiaire d'un transformateur d'harmoniques à un moteur 30, alors que les points de contact a, b sont activés ou désactivés en corrélation avec le mode de fonctionnement à plein régime réglé par l'interrupteur à glissière 34 configuré par un opérateur. Ici, les moyens de commutation, tels que présentés dans le premier mode de réalisation de la présente invention, sont un microrupteur 22 permettant de brancher les points de contact h, i lorsque les points de contact a, b de l'interrupteur à glissière 34 sont activés ou désactivés, grâce à quoi l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 peut être fournie au moteur 30, soit à travers un
transformateur d'harmoniques 20, soit directement.
De surcroît, les moyens de commutation 21, tels que présentés dans le second mode de réalisation de la présente invention, sont un deuxième TRIAC2 24 lorsque les points de contact a, b de l'interrupteur à glissière 34 sont activés ou désactivés, grâce à quoi l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est fournie au moteur 30, soit à travers
un transformateur d'harmoniques 20, soit directement.
De plus, les moyens de commutation 21 comprennent, comme l'illustre la figure 7, des moyens de charge et de décharge 24 dotés d'un condensateur C2 et d'une résistance R2 permettant de recevoir l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 par l'intermédiaire des points de contact a, b situés dans l'interrupteur à glissière 34 pour, par la suite, charger ou décharger un deuxième DIAC2 permettant l'activation ou la désactivation en fonction d'une tension fournie par l'intermédiaire des moyens de charge et de décharge 24, un deuxième TRIAC2 permettant de fournir directement au moteur 30 l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 lorsque le deuxième DIAC2 est activé, grâce à quoi l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est directement fournie au moteur 30 suivant que les points de contact a, b situés dans l'interrupteur à glissière 34 sont fermés ou ouverts, ou que l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 par l'intermédiaire du premier TRIAC1 est fournie au moteur 30 par
l'intermédiaire du transformateur d'harmoniques 20.
Dans la suite des présentes, nous allons décrire en détail les procédures de fonctionnement du dispositif atténuant le courant harmonique conformément au premier mode de réalisation de la présente invention, en référence aux figures 5 et 8. Le microrupteur 22 est
déclenché à son état initial.
Tout d'abord, si les points de contact c, f sont respectivement connectés au point de contact a de l'interrupteur SW par une manipulation de l'interrupteur à glissière 34 effectuée par l'opérateur, l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est filtrée par les moyens de filtrage 12 et fournie aux moyens de réglage de phase 32. A ce moment-là, le bruit se produisant dans l'alimentation AC est filtré à travers l'unité de filtrage 12, et le DIAC des moyens de réglage de phase 32 est activé ou désactivé par l'AC filtré, commutant ainsi le TRIAC permettant de régler la phase de
l'alimentation AC devant être fournie au moteur.
De ce fait, l'alimentation AC régulée en phase à travers le TRIAC passe à travers le transformateur d'harmoniques 20, atténuant ainsi le courant harmonique généré lors du mode de réglage de phase devant
alimenter le moteur 30 afin de commander le moteur 30.
Par conséquent, la circulation de l'air interne est forcée par un rotor tournant de concert avec le moteur 30 et il s'ensuit que les agents contaminants, tels que la poussière, sont aspirés à l'intérieur par une ouverture d'aspiration créée par le mouvement d'air généré par une différence de pression entre un
extérieur et un intérieur de l'aspirateur.
A ce moment-là, puisque les points de contact c, f de l'interrupteur SW sont connectés au point de contact a, la vitesse du moteur 30 est contrôlée par la valeur ohmique de la résistance variable VR en fonction d'une
manipulation effectuée par l'utilisateur.
Par ailleurs, quand les points de contact b, e sont connectés au point de contact a dans l'interrupteur 34 (au point t sur la figure 8), les points de contact h,
i du microrupteur 22 sont mutuellement connectés.
Par conséquent, l'alimentation AC fournie à travers le TRIAC est directement envoyée à travers le microrupteur 22 sans passer à travers le transformateur d'harmoniques 20. Si le moteur 30 est commandé en mode de fonctionnement à plein régime, le transformateur d'harmoniques 20 fonctionnant en tant qu'élément de résistance ne provoque pas de baisse de tension de l'alimentation AC, augmentant de ce fait une puissance effective du moteur 30 à plus de 1600 W, comme le
montre la figure 8.
Les procédures de fonctionnement du dispositif atténuant le courant harmonique selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits en détail, en référence aux figures 6 et
8. Le second TRIAC2 est déclenché à son état initial.
Tout d'abord, quand les points de contact c, f de l'interrupteur SW sont respectivement mis en contact avec le point de contact a de l'interrupteur SW par une manipulation de l'interrupteur à glissière 34 effectuée par l'opérateur, l'alimentation AC est fournie depuis les moyens d'alimentation électrique 10 au moteur 30. A ce moment-là, le bruit se produisant dans l'alimentation AC est filtré à travers les moyens de filtrage 12, et le DIAC des moyens de réglage de phase 32 est activé ou désactivé, commutant de ce fait le premier TRIAC1 permettant de régler la phase de
l'alimentation AC devant être fournie au moteur 30.
De ce fait, l'alimentation AC régulée en phase à travers le premier TRIAC passe à travers le transformateur d'harmoniques 20, atténuant ainsi le courant harmonique devant être fourni pour commander le
moteur 30 et généré lors du mode de réglage de phase.
Par conséquent, la circulation de l'air interne est forcée par un rotor tournant de concert avec le moteur 30 et il s'ensuit que les agents contaminants, tels que la poussière, sont aspirés à l'intérieur à partir d'une ouverture aspirante créée par le mouvement d'air généré par une différence de pression entre un extérieur et un
intérieur de l'aspirateur.
A ce moment-là, lorsque les points de contact c, f sont connectés au point de contact a de l'interrupteur SW dans l'interrupteur à glissière 34, la vitesse du moteur 30 est contrôlée par la valeur ohmique de la résistance variable VR en fonction d'une manipulation
effectuée par l'utilisateur.
Par ailleurs, lorsque les points de contact b, e sont connectés au point de contact a de l'interrupteur à glissière 34 (t sur la figure 8), afin d'actionner le moteur en mode de fonctionnement à plein régime sans réguler la phase du moteur 30, le deuxième TRIAC2 est activé. Par conséquent, l'alimentation AC fournie à travers le premier TRIAC1 est envoyée directement à travers le microrupteur 22 sans passer à travers le transformateur d'harmoniques 20. Si le moteur 30 est commandé en mode de fonctionnement à plein régime, le transformateur d'harmoniques 20 fonctionnant en tant qu'élément de résistance ne provoque pas de baisse de tension de l'alimentation AC, augmentant de ce fait une puissance effective du moteur 30 à plus de 1600 W, comme le
montre la figure 8.
Le troisième mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit en détail en référence aux figures 7 et 8. Le second TRIAC2 est
déclenché à son état initial.
Lorsque les points de contact a, c sont connectés l'un à l'autre par la manipulation de l'interrupteur à glissière 34, afin de régler la phase de l'alimentation AC, l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est filtrée par les moyens de filtrage 12, puis alimente les moyens de réglage de phase 32. Par la suite, le premier DIAC1 est activé ou désactivé, puis le premier TRIAC1 est commuté selon le fonctionnement du premier DIAC1, de façon à ce que l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation
électrique 10 soit régulée en phase.
En outre, l'alimentation AC régulée en phase par le premier TRIAC1 passe à travers le transformateur d'harmoniques 20, et le courant harmonique généré au cours du réglage de la phase est atténué pour être, par la suite, fourni au moteur 30 afin de commander le
moteur 30.
Après cela, la circulation de l'air interne est forcée par un rotor tournant de concours avec le moteur et il s'ensuit que les agents contaminants, tels que la poussière, sont aspirés à l'intérieur à partir d'une ouverture aspirante créée par le mouvement d'air généré par une différence de pression entre un extérieur et un
intérieur de l'aspirateur.
A ce moment-là, la vitesse du moteur 30 se trouve ajustée par des modifications de la valeur ohmique de la résistance variable VR, opérées en fonction d'une manipulation de l'utilisateur, lorsque les points de contact a, c situés dans l'interrupteur à glissière 34
sont mutuellement connectés.
Pendant ce temps-là, lorsque les points de contact a, b situés dans l'interrupteur à glissière 34 sont connectés l'un à l'autre (t sur la figure 8) afin d'actionner le moteur 30 lors du mode de fonctionnement à plein régime sans réguler la phase du moteur 30, l'alimentation AC est fournie à une borne de gâchette du deuxième TRIAC2 par l'intermédiaire des moyens de charge et de décharge 24 et le deuxième DIAC2 active de
ce fait le deuxième TRIAC2.
Après cela, l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique 10 est directement envoyée au moteur 30 sans passer à travers le transformateur d'harmoniques 20. Si le moteur 30 est commandé en mode de fonctionnement à plein régime, l'alimentation AC n'en subit pas de baisse de tension pour augmenter la puissance effective du moteur 30 à plus de 1600 W,
comme le montre la figure 8.
A ce moment-là, une opération erronée provoquée par un bruit d'alimentation externe du deuxième TRIAC2 est évitée grâce à l'utilisation des moyens de charge et de
décharge 24 et du deuxième DIAC2.
En particulier, dans le cas d'un aspirateur dont les commandes sont situées sur la poignée et l'interrupteur à glissière 34 sur un tuyau d'aspiration, peut se poser un problème de fonctionnement erroné au deuxième TRIAC2 du fait d'un bruit de l'alimentation externe important. Cependant, les moyens de charge et de décharge 24 et le deuxième DIAC2 utilisé dans ce cas évitent le fonctionnement
erroné du deuxième TRIAC2.
Comme il transparaît de ce qui précède, le dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur présente un avantage en ce qu'il atténue efficacement le courant harmonique par l'intermédiaire du transformateur d'harmoniques lors du mode de réglage de la phase, et qu'il améliore considérablement une puissance effective du moteur en fournissant directement l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique au moteur, sans réguler la
phase lors d'un mode de fonctionnement à plein régime.
Claims (4)
1. Dispositif atténuant le courant harmonique d'un moteur (30) qui contrôle une vitesse de rotation du moteur (30) en régulant la phase d'une alimentation AC sinusoïdale fournie par des moyens d'alimentation électrique (10) et atténue le courant harmonique généré lors d'un mode de réglage de phase de l'alimentation AC par le biais de moyens d'atténuation du courant harmonique, dans lequel le dispositif
comprend -
des moyens de manipulation permettant de sélectionner un mode de réglage de phase ou un mode de fonctionnement à plein régime en fonction de la manipulation effectuée par un utilisateur; et des moyens de commutation (21) permettant de fournir l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique (10) au moteur, à travers les moyens d'atténuation du courant harmonique, lorsque le mode de réglage de phase est sélectionné par le mode de manipulation, et permettant de fournir la sortie de l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique (10) directement au moteur (30) lorsque le
mode de fonctionnement à plein régime est sélectionné.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commutation (21) sont un microrupteur (22) par lequel l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique (10) par le biais d'une commutation effectuée selon un mode sélectionné par les moyens de manipulation est fournie au moteur (30) par l'intermédiaire des moyens d'atténuation du courant harmonique ou est fournie directement au moteur (30) sans passer à travers les moyens d'atténuation du
courant harmonique.
3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commutation (21) sont un TRIAC par lequel l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique (10) par le biais d'une commutation effectuée selon un mode sélectionné par les moyens de manipulation est fournie au moteur (30) par l'intermédiaire des moyens d'atténuation du courant harmonique ou est fournie directement au moteur (30) sans passer à travers les moyens d'atténuation du
courant harmonique.
4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commutation (21) comprennent: des moyens de charge et de décharge (24) leur permettant d'être chargés ou déchargés par l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique (10) lorsque le mode de fonctionnement à plein régime est sélectionné par les moyens de manipulation; un DIAC leur permettant d'être activés ou désactivés par une tension fournie par l'intermédiaire des moyens de charge et de décharge (24); et un TRIAC leur permettant de fournir l'alimentation AC provenant des moyens d'alimentation électrique (10) directement au moteur (30) sans la faire passer à travers les moyens d'atténuation du
courant harmonique lorsque le DIAC est activé.
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